Diplomarbeit, 2011
83 Seiten, Note: 1.3
1 Einleitung
2 Renditen und ihre Charakteristiken
2.1 Diskrete und stetige Renditen
2.2 Stilisierte Fakten zu Renditen
3 Lineare Zeitreihenanalyse
3.1 Stochastische Prozesse und lineare Filter
3.1.1 Stationarität und Ergodizität
3.1.2 Lineare Filter und allgemeine lineare Prozesse
3.2 Einführung in ARIMA-Modelle
3.2.1 Autoregressive Prozesse
3.2.2 Moving-Average-Prozesse
3.2.3 ARMA-Prozesse und ARIMA-Prozesse
3.3 Anpassung von ARIMA-Modellen
3.3.1 Modellidentifikation
3.3.2 Parameterschätzung
3.3.3 Modelldiagnose
4 Volatilitätsanalyse
4.1 Struktur und Aufbau eines Volatilitätsmodells
4.1.1 Modellanpassung
4.1.2 Test auf bedingte Heteroskedastizität
4.2 ARCH-Prozesse
4.3 GARCH-Prozesse und Abwandlungen
4.3.1 Definition und Eigenschaften
4.3.2 Spezifikation eines GARCH-Modells
4.3.3 GARCH-in-the-Mean
4.3.4 Asymmetrische GARCH-Modelle
4.4 Stochastische Volatilität
4.4.1 Definition und Eigenschaften
4.4.2 Parameterschätzung
5 Praktische Anwendungen
5.1 Modellierung des DAX
5.2 Modellierung des Euro/US-Dollar-Kurses
5.3 Modellierung des Goldkurses
5.4 Vergleich der empirischen Ergebnisse
6 Fazit und Ausblick
A Anhang: Zeitreihenanalyse in R
A.1 Prozess-Simulationen
A.2 Datenaufbereitung der Renditen
A.3 Visualisierung
A.4 Modellierung der Renditen
Die Arbeit untersucht das Phänomen der Volatilität von Finanzzeitreihen und analysiert, wie diese durch stochastische Prozesse modelliert werden kann, wobei ein besonderer Fokus auf der bedingten Heteroskedastizität liegt.
2.1 Diskrete und stetige Renditen
Renditen beschreiben prozentuale Veränderungen der Preise von Finanztiteln, beispielsweise von Aktienkursen, -indizes oder Wechselkursen. Für Preise P_t und Perioden t = 0, 1, ..., T sind diskrete Renditen R_t für t = 1, ..., T wie folgt definiert:
R_t = (P_t - P_{t-1}) / P_{t-1} = P_t / P_{t-1} - 1.
Bildet man die Rendite über mehrere Perioden, etwa von t_1 bis t_2, so gilt
R_{t_1,t_2} = P_{t_2} / P_{t_1} - 1 = \prod_{t=t_1+1}^{t_2} (P_t / P_{t-1}) - 1 = \prod_{t=t_1+1}^{t_2} (R_t + 1) - 1.
Wegen P_t >= 0 folgt aus Definition (2.1) -1 <= R_t < \infty. Ein Vorteil dieser Renditedefinition ist, dass sich die Rendite eines Portfolios aus der gewichteten Summe der Renditen der einzelnen Wertpapiere ergibt: Es bezeichne P_{i,t} den Preis und n_i die Anzahl einer Aktie i in einem Portfolio zum Zeitpunkt t. Der Kurs des Portfolios ist gegeben durch \sum_{i=1}^{n} n_i P_{i,t}, wobei die einzelnen Aktien eine Gewichtung von
a_{i,t} = (n_i P_{i,t}) / (\sum_{j=1}^{n} n_j P_{j,t})
im Portfolio haben. Für die Rendite R_t des Portfolios gilt somit
R_t = (\sum_{i=1}^{n} n_i P_{i,t}) / (\sum_{j=1}^{n} n_j P_{j,t-1}) - 1 = (\sum_{i=1}^{n} (1 + R_{i,t}) n_i P_{i,t-1}) / (\sum_{j=1}^{n} n_j P_{j,t-1}) - 1
= \sum_{i=1}^{n} (1 + R_{i,t}) a_{i,t-1} - 1 = \sum_{i=1}^{n} a_{i,t-1} R_{i,t}.
1 Einleitung: Diese Einleitung führt in die Problematik der Analyse von Finanzzeitreihen ein, betont die Bedeutung von Volatilitätsclustern und skizziert den Aufbau der Arbeit von theoretischen Grundlagen bis hin zu praktischen Anwendungen.
2 Renditen und ihre Charakteristiken: Dieses Kapitel definiert diskrete und stetige Renditen als zentrale Messgrößen und diskutiert deren empirische Eigenschaften sowie die Bedeutung für die Markteffizienz.
3 Lineare Zeitreihenanalyse: Hier werden stochastische Prozesse, ARIMA-Modelle und deren Identifikation, Schätzung sowie Diagnose ausführlich behandelt, um lineare Strukturen in Zeitreihen zu erfassen.
4 Volatilitätsanalyse: Das Kapitel fokussiert auf Prozesse mit bedingter Heteroskedastizität, insbesondere ARCH- und GARCH-Modelle, und deren Erweiterungen, um Volatilitätscluster empirisch abzubilden.
5 Praktische Anwendungen: Die in den vorangegangenen Kapiteln entwickelten Modelle werden hier auf reale Daten des DAX, des Euro/US-Dollar-Wechselkurses und des Goldpreises angewandt und ausgewertet.
6 Fazit und Ausblick: Diese Zusammenfassung reflektiert die Ergebnisse der Arbeit und gibt einen Ausblick auf weiterführende Modelle und deren Anwendung in der Risikobewertung.
Zeitreihenanalyse, Renditen, Volatilitätsanalyse, ARIMA, ARCH, GARCH, bedingte Heteroskedastizität, Finanzmärkte, Modellidentifikation, Maximum-Likelihood, Finanzzeitreihen, Leverage-Effekt, stochastische Volatilität.
Die Arbeit befasst sich mit der Analyse und Modellierung von Finanzzeitreihen, insbesondere mit der Untersuchung von Renditen und deren Volatilität.
Die zentralen Themen sind die lineare Zeitreihenanalyse (ARIMA-Modelle) sowie die Modellierung von Volatilitätsclustern durch ARCH- und GARCH-Modelle.
Das Ziel ist es, empirische Eigenschaften von Finanzzeitreihen durch stochastische Prozesse zu modellieren und dabei insbesondere das Phänomen der Volatilität zu erklären.
Es werden klassische Methoden der Zeitreihenanalyse, wie die Box-Jenkins-Methodik, sowie spezielle Volatilitätsmodelle (GARCH, E-GARCH, T-GARCH) und Maximum-Likelihood-Schätzverfahren eingesetzt.
Der Hauptteil behandelt die Theorie der Zeitreihenanalyse, die Spezifikation von GARCH-Modellen und die praktische Anwendung dieser Modelle auf DAX-, Devisen- und Rohstoffdaten.
Schlüsselwörter sind unter anderem Zeitreihenanalyse, Volatilitätsanalyse, GARCH, ARIMA und bedingte Heteroskedastizität.
Ein GARCH-Prozess erweitert den ARCH-Prozess durch die Einbeziehung der vergangenen bedingten Varianz, was eine effizientere Modellierung bei meist geringerer Parameteranzahl ermöglicht.
Dieses Modell erweitert die Standard-GARCH-Modelle, um einen direkten Zusammenhang zwischen der Volatilität und der erwarteten Rendite abzubilden (Risikoprämie).
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